1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Thực hành Đo lường điện và điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng) - Trường CĐ nghề Kỹ thuật Công nghệ

Giáo trình Thực hành Đo lường điện và điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng) - Trường CĐ nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Khái niệm chung về đo lường; dụng cụ đo cơ điện; dụng cụ đo điện tử; đo các đại lượng điện và không điện. Mời các bạn cùng tham khảo! 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 61

Ngày tạo 4/5/2023 3:54:59 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 2.25 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Thực hành Đo lường điện và điện tử (Ngh... (.pdf)

Xem mẫu

  1. 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
  2. 3 LỜI GIỚI THIỆU Trên cơ sở chương trình khung đào tạo của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội đã ban hành, Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ đã tổ chức biên soạn giáo trình đào tạo phục vụ cho giảng viên, giáo viên giảng dạy và học tập, thực tập của học sinh, sinh viên nghề Cơ điện tử trong thời kỳ công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước. Trong đó tài liệu môn học Thực hành Đo lường điện - điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo và hình thành các kỹ năng cơ bản cho các học viên, sinh viên theo học nghề Cơ điện tử. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Bài 1: Khái niệm chung về đo lường Bài 2: Dụng cụ đo cơ điện Bài 3: Dụng cụ đo điện tử Bài 4: Đo các đại lượng điện và không điện. Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ, Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
  3. 4 MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 2 LỜI GIỚI THIỆU 3 MỤC LỤC 4 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 7 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG 9 1. Khái niệm về đo lường và sai số 9 1.1. Vị trí của đo lường 9 1.2. Sai số trong đo lường 10 2. Các bộ phận chính của máy đo 11 2.1. Mạch đo 11 2.2. Cơ cấu đo 12 2.3. các bộ phận phụ 13 BÀI 2: DỤNG CỤ ĐO CƠ ĐIỆN 16 1. Cơ cấu đo từ điện 16 1.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 16 1.2. Đặc điểm, công dụng 17 1.3. Những chú ý khi sử dụng 17 2. Cơ cấu đo điện từ 17 2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 17 2.2. Đặc điểm, công dụng 18 2.3. Những chú ý khi sử dụng 18 3. Cơ cấu đo điện động 19 3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 19 3.3. Những chú ý khi sử dụng 20 4. Cơ cấu đo cảm ứng 20 4.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc 20 4.2. Đặc điểm, công dụng 21 4.3. Đặc điểm công dụng 21 BÀI 3: DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN TỬ 22 1. Dụng cụ đo điện tử tương tự 22
  4. 5 1.1. Khái niệm chung 22 1.2. Vôn kế tranzitor 22 1.3. Vôn kế điện tử xoay chiều 23 1.4. Ôm kế điện tử 23 1.5. Điện kế điện tử 24 1.6. Vôn kế điện tử nhiều thang đo 24 2. Dụng cụ đo hiện số 24 2.1. Khái niệm chung 24 2.2. máy đo tần số hiện số 25 2.3. Vôn kế hiện số 26 2.4. Đồng hồ vạn năng hiện số 26 3. Máy tạo tín hiệu 27 3.1. Khái niệm chung 27 3.2. Máy tạo hàm 28 3.3. Bộ tạo xung 28 4. Máy hiện sóng 29 4.1. Khaí niệm chung 29 4.2. Ống tia điện tử 30 4.3. Hệ thống mạch điều khiển 31 4.4. Công dụng 32 5. Dụng cụ tự ghi 33 5.1. Khái niệm chung 33 5.2. Nguyên tắc cấu tạo 33 5.3. Công dụng 33 BÀI 4: ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN VÀ KHÔNG ĐIỆN 34 1. Đo điện áp 34 1.1. Đo điện áp một chiều 35 1.2. Đo điện áp xoay chiều 35 1.3. Mở rộng giới hạn đo 38 2. Đo dòng điện 39 2.1. Đo dòng điện một chiều 39 2.2. Đo dòng điện xoay chiều 39
  5. 6 2.3. Mở rộng giới hạn đo 43 3. Đo công suất 44 3.1. Dụng cụ đo công suất 44 3.2. Đo công suất trong mạch một chiều,mạch xoay chiều một pha 45 3.3. Đo công suất mạch xoay chiều 3 pha 45 4. Đo điện năng 46 4.1. Dụng cụ đo điện năng 46 4.2. Đo điện năng mạch một pha 47 5. Đo điện trở 49 5.1. Đo điện trở bằng V-A 50 5.2. Đo điện trở bằng cầu đo 50 5.3. Đo điện trở bằng Ôm kế-Mê gôm kế 52 6. Đo tần số 56 6.1. Dụng cụ đo 57 6.2. Phương pháp đo 58 7. Đo các đại lượng không điện 58 7.1. Khái niệm chung 59 7.2. Các bộ phận chính 59 7.3. Một số bộ chuyển đổi 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
  6. 7 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Thực hành Đo lường điện - điện tử Mã mô đun: MĐ CĐT16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này được học trước mô đun chuyên môn, với mục đích bổ trợ cho nhau để giúp sinh viên hiểu rõ về nguyên lí của thiết bị đo, cách sử dụng thiết bị đo... - Tính chất:Là mô đun tích hợp lý thuyết với thực hành. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: + Mô tả được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo. + Hiểu biết các sai phạm để tránh khi sử dụng các thiết bị đo. - Kỹ năng: + Sử dụng được các thiết bị đo lường thông dụng + Đo và đọc các thông số và các đại lượng cơ bản của mạch điện. + Vận dụng thiết bị đo để xác định được các linh kiện điện tử hư hỏng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ làm việc chuyên nghiệp;tinh thần tích cực học tập, chủ động trau dồi kiến thức, tu dưỡng đạo đức nghề nghiệp. Nội dung của mô đun: Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực hành, thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, thảo số thuyết tra luận, bài tập 1 Bài 1: Khái niệm chung về đo lường 2 2 1. Khái niệm về đo lường và sai số 2. Các bộ phận chính của máy đo 2 Bài 2: Dụng cụ đo cơ điện 11 3 7 1
  7. 8 1. Cơ cấu đo từ điện 2. Cơ cấu đo điệntừ 3. Cơ cấu đo điện động 4. Cơ cấu đo cảm ứng 3 Bài 3: Dụng cụ đo điện tử 14 3 11 1. Dụng cụ đo điện tử tương tự 2.Dụng cụ đo hiện số 3. Máy tạo tín hiệu 4. Máy hiện sóng 5. Dụng cụ tự ghi 4 Bài 4: Đo các đại lượng điện và 15 6 8 1 không điện 1. Đo điện áp 2. Đo dòng điện 3. Đo công suất 4. Đo điện năng 5. Đo điện trở 6. Đo tần số 7. Đo các đại lượng không điện Thi kết thúc mô đun 3 3 Cộng: 45 14 26 5
  8. 9 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG Mã bài: MĐ CĐT16 - 01 Giới thiệu: Đo lường là sự so sánh đại lượng chưa biết (Đại lượng đo) với đại lượng đã được chuẩn hóa (Đại lượng mẫu hoặc đại lượng chuẩn). Như vậy công việc đo lường là nối thiết bị đo vào hệ thống được khảo sát và quan sát kết quả đo được các đại lượng cần thiết trên thiết bị đo. Trong thực tế rất khó xác định ‘’ trị số thực’’ của đại lượng đo. Vì vậy trị số đo được cho bởi thiết bị đo được gọi là trị số tin cây được (Expected value). Bất kỳ đại lượng đo nào cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số. Do đó kết quả đo ít khi phản ánh đúng trị số tin cậy được. Cho nên có nhiều hệ số ảnh hưởng trong đo lường liên quan đến thiết bị đo. Ngoài ra có những hệ số khác liên quan đến con người sử dụng thiết bị đo. Như vậy độ chính xác của thiết bị đo được diễn tả dưới hinh thức sai số. Mục tiêu: + Cung cấp các khái niệm cơ bản về đo lường và sai số, các bộ phận chính của một dụng cụ đo điện +Chủ động và sáng tạo trong học tập. Nội dung chính: 1. Khái niệm về đo lường và sai số 1.1. Vị trí của đo lường Trong thực tế cuộc sống quá trình cân đo đong đếm diễn ra liên tục với mọi đối tượng, việc cân đo đong đếm này vô cùng cần thiết và quan trọng. Với một đối tượng cụ thể nào đó quá trình này diễn ra theo từng đặc trưng của chủng loại đó, và với một đơn vị đã được định trước. Trong lĩnh vực kỹ thuật đo lường không chỉ thông báo trị số của đại lượng cần đo mà còn làm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển và xử lý thông tin. Đối với ngành điện việc đo lường các thông số của mạch điện là vô cùng quan trọng. Nó cần thiết cho quá trình thiết kế lắp đặt, kiểm tra vận hành cũng như dò tìm hư hỏng trong mạch điện. Đo lường là quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo (mẫu).
  9. 10 Đo lường điện là quá trình đo các đại lượng điện của mạch điện. Các đại lượng điện được chia làm hai loại: đại lượng điện tác động và đại lượng điện thụ động. + Đại lượng điện tác động: các đại lượng như dòng điện, điện áp, công suất, điện năng…là những đại lượng mang điện. Khi đo các đại lượng này, bản thân năng lượng này sẽ cung cấp cho mạch đo. + Đại lượng điện thụ động: các đại lượng như điện trở, điện cảm, điện dung…các đại lượng này không mang năng lượng cho nên phải cung cấp điện áp hoặc dòng điện cho các đại lượng này khi đưa vào mạch đo. 1.2. Sai số trong đo lường Khi đo, số chỉ của dụng cụ đo cũng như kết quả tính toán luôn có sự sai lệch với giá trị thực của đại lưọng cần đo. Lượng sai lệch này gọi là sai số. Các loại sai số: + Sai số hệ thống: là sai số cơ bản mà giá trị của nó luôn không đổi hoặc thay đổi có quy luật. Sai số này về nguyên tắc có thể loại trừ được. Nguyên nhân: Do quá trình chế tạo dụng cụ đo như ma sát, khắc vạch trên thang đo, do hiệu chỉnh “0” không đúng, do sự biến đổi của nguồn cung cấp (nguồn pin) vv... + Sai số ngẫu nhiên: là sai số mà giá trị của nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của môi trường bên ngoài (người sử dụng, nhiệt độ môi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v...). Nguyên nhân: - Do vị trí đọc kết quả của người đo không đúng, đọc sai v.v... - Dùng công thức tính toán không thích hợp, dùng công thức gần đúng trong tính toán. Nhiệt độ môi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v..). Phương pháp hạn chế sai số: Để hạn chế sai số trong từng trường hợp, có các phương pháp sau: + Đối với sai số hệ thống: loại trừ hết các nguyên nhân gây ra sai số bằng cách chuẩn lại thang chia độ, hiệu chỉnh giá trị “0” ban đầu… + Đối với sai số ngẫu nhiên: người sử dụng cụ đo phải cẩn thận, vị trí đặt mắt phải vuông góc với mặt độ số của dụng cụ (vị trí kim và ảnh của kim trùng nhau), tính toán phải chính xác, sử dụng công thức phải thích hợp, điều kiện sử dụng phải phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn.
  10. 11 2. Các bộ phận chính của máy đo Đo lường là quá trình so sánh đại lượng đo với đơn vị. Phép đo phải thực hiện 3 thao tác chính: - Biến đổi tín hiệu và tin tức - So sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) - Chỉ báo kết quả Thiết bị cho phép thực hiện quá trình so sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) gọi là dụng cụ đo hay máy đo. Theo phương pháp thực hiện phép đo phân ra hai dạng máy đo chính: máy đo tương tự (analog) và máy đo số (digital). 2.1. Mạch đo Máy đo tương tự thường là dạng cơ điện, chỉ thị kim và có sơ đồ cấu trúc bao gồm 3 khối chức năng cơ bản: mạch đo, cơ cấu đo và chỉ thị. Khi đo các đại lượng thụ động (R,L,C) mạch đo được cấp thêm nguồn nuôi (hình 1.2). CHỈ THỊ KIM CƠ CẤU ĐO ĐẠI LƯỢNG ĐO MẠCH ĐO CƠ ĐIỆN NGUỒN NUÔI Hình 1. 1. Sơ đồ cấu trúc của một máy đo cơ điện. Máy đo số có sơ đồ cấu trúc như hình 1.3 bao gồm các khối chức năng chính: mạch đo, biến đổi tương tự số, giải mã, mạch chỉ thị số. BIẾN ĐỔI ĐẠI LƯỢNG ĐO MẠCH ĐO GIẢI MÃ TƯƠNG TỰ - SỐ NGUỒN NUÔI Hình 1 2.Sơ đồ cấu trúc của một máy đo chỉ thị số. Mạch đo có nhiệm vụ thu nhận và biến đổi tín hiệu cần đo về dạng tín hiệu chuẩn phù hợp với cơ cấu đo. Mạch đo thường thực hiện các chức năng như: mạch chọn thang đo (mạch phân áp, phân dòng), mạch chọn chức năng đo, mạch chỉnh lưu, mạch chuyển đổi dòng- áp, mạch phối hợp trở kháng… Với máy đo các đại lượng không điện thì mạch đo còn bao gồm cả mạch cảm biến và chuyển đổi đo lường, mạch biến đổi tín hiệu.
  11. 12 Với máy đo chỉ thị số thì phần mạch đo còn thực hiện các chức năng như: chuyển mạch thang đo (di chuyển dấu chấm động), biến đổi và lấy mẫu tín hiệu đo, … 2.2. Cơ cấu đo Với máy đo cơ điện cơ cấu đo chính là phần nhận năng lượng điện từ mạch đo để biến đổi thành cơ năng quay phần động của cơ cấu chỉ thị. Theo nguyên lý tác động điện từ có các loại cơ cấu đo sau:  Cơ cấu từ điện,  Cơ cấu điện từ,  Cơ cấu điện động,  Cơ cấu cảm ứng,  Cơ cấu nhiệt điện,  Cơ cấu tĩnh điện. Nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo cơ điện dựa trên tác động của từ trường lên phần động của cơ cấu chỉ thị khi có dòng điện chạy qua và tạo ra mô men quay M. Độ lớn của mô men quay tỷ lệ với độ lớn của dòng điện đưa vào cơ cấu đo và được xác định theo hệ thức: dW M  d (1.10) Trong đó: W- năng lượng điện từ đưa vào cơ cấu đo - góc quay phần động. Dưới tác động của mô men quay M trục quay phần động sẽ quay đi một góc . Lúc này lò xo cản trên trục quay sẽ bị xoắn lại tạo ra mô men cản Mc. Mc = K  (1.11) K hệ số phụ thuộc bản chất và kích thước lò xo. Tại thời điểm cân bằng mômen quay và mô men cản M = Mc ta có: dW  K d 1 dW   hay: K d (1.11) Đây là phương trình đặc tính thang đo của cơ cấu đo cơ điện.
  12. 13 2.3. Các bộ phận phụ 2.3.1. Cơ cấu chỉ thị kim Hầu hết cơ cấu đo cơ điện đều khắc độ thang đo theo phương trình thang đo (1.11). Góc lệch phần động α được chỉ thị nhờ một kim chỉ thị gắn với trục quay. Giá trị thang độ được xác định theo phương trình thang đo của từng cơ cấu đo cụ thể. Nếu phương trình đặc tính thang đo là tuyến tính thì thang độ sẽ đều, ngược lại nếu phương trình phi tuyến thang độ sẽ không đều. Hình dạng một số thang độ của dụng cụ đo thể hiện trên hình 1.4. AC VOLTAGE DC MICROAMPERES Hình 1.3. Mặt số của một vài loại dụng cụ đo 2.3.1. Cơ cấu chỉ thị số Để có thể dễ dàng đọc kết quả đo người ta đã sử dụng các bộ chỉ thị số để hiển thị kết quả đo lường. Có nhiều cách khác nhau để tổ chức bộ chỉ thị số: a) Chỉ thị số dạng cơ hoặc cơ điện. Thường được dùng cho các bộ đếm số của các đồng hồ đo tốc độ, đo lưu lượng. Bộ chỉ thị số ở dạng hộp số với các vòng số gắn với bộ truyền động bánh răng đếm tốc độ quay. Ví dụ cơ cấu đếm của công tơ điện được thiết kế theo dạng truyền động kiểu hộp số (hình 1.5). Bộ truyền động được tính toán sao cho chỉ số của trống quay chỉ thị trực tiếp ra số ki lô oát-giờ. Hình 1. 4. Cơ cấu đếm của công tơ cơ điện 1, 6 – Các bánh răng truyền động; 2 – Các vòng số của bộ đếm; 3 – Trục quay; 4 – lẫy liên kết; 5 – Các bánh răng gài giữ hộp số.
  13. 14 b) Bộ chỉ thị số là một hệ thống các khe chiếu sáng trên panel. Thường dùng khi cần chỉ thị lớn ở nơi công cộng như các bộ chỉ báo giờ và nhiệt độ, chỉ thị quang báo trên các bảng panel lớn, v.v… Mỗi chữ số được cấu tạo từ tổ hợp các khe. Thông thường hệ thống này gồm 7 hoặc 9 khe. Khi các bộ chỉ thị cần kích thước lớn thì các khe này được chiếu sáng nhờ các đèn đốt tim hoặc đèn neon. c) Chỉ thị dùng Led 7 đoạn. a) b) Common Cathode R/H Decimal point Common Anode R/H Decimal point c) d) a a a a a a a a a a f b f b f b f b f b f b f b f b f b f b g g g g g g g g g g e c e c e c e c e c e c e c e c e c e c d DP d DP d DP d DP d DP d DP d DP d DP d DP d DP e) Hình 1.5. Cấu trúc Led 7 đoạn và nguyên tắc hiển thị số Với các bộ chỉ thị vừa và nhỏ thường dùng các diode phát quang (LED-Light Emitting Diode). Các LED sẽ phát sáng khi được phân cực thuận. Trên hình 1.6 là hình dạng của đèn Led 7 đoạn thông dụng và cách bố trí các đoạn hiện số. Mỗi đèn đơn còn bố trí thêm đèn chỉ dấu chấm thập phân DP, ứng với chân số 5 trên hình 1.6,c,d. Có hai dạng bố trí các Led: cathode chung (hình 1.6,c) và anode chung (hình 1.6, d). Để hiện số nào người ta điều khiển để cho các đoạn ghép tương ứng với số đó sáng lên (hình 1.6, e). d) Chỉ thị số dùng LCD (Liquid Crystal Display) 7 đoạn. Nguyên tắc bố trí tương tự như các bộ chỉ thị LED 7 đoạn. Ở đây mỗi đoạn được thay bằng một ô tinh thể lỏng. Cấu trúc của đèn LCD 7 đoạn được minh họa trên hình 1.7. Tinh thể lỏng được đặt thành lớp giữa 2 bề mặt thủy tinh và các điện cực trong suốt bằng oxyt thiếc
  14. 15 (SnO2) kết tủa ở mặt trong. Một điện thế xoay chiều được áp vào giữa đoạn (đã phủ kim loại) cần hiển thị và mặt phông (Back Plane). Khi không có hiệu điện thế tác động thì đoạn phủ kim loại phản xạ ánh sáng tới, đồng thời do tinh thể lỏng trong suốt nên ánh sáng cũng phản xạ từ mặt phông làm đoạn bị hòa lẫn vào nền phông, ta chỉ thấy toàn mặt của bộ hiển thị một màu sáng bạc yếu. Mặt phông Nền thủy tinh Khung a f b g Tinh thể lỏng e c d DP Điện cực SnO2 Trong suốt Hình 1. 6. Cấu trúc của LCD 7 đoạn Khi có hiệu điện thế tác động, điện trường giữa đoạn và mặt phông làm thay đổi tính chất quang học của tinh thể (phá vỡ sự sắp xếp trật tự của các phân tử trong tinh thể) làm cho chất lỏng giữa đoạn và mặt phông không còn trong suốt nữa. Lúc này ánh sáng không phản xạ được từ mặt phông ở vùng tương ứng với đoạn, kết quả ô được kích hoạt trong bộ hiện số sẽ nổi (đen) lên trên nền phông của chúng. Vì các ô tinh thể lỏng chỉ là vật phản xạ hoặc truyền xạ chứ không phải vật phát ánh sáng nên chúng tiêu tốn rất ít năng lượng. Dòng toàn phần cho 4 bộ hiện số 7 đoạn nhỏ chỉ vào khoảng 300A, nhờ vậy mà bộ chỉ thị số dùng đèn tinh thể lỏng rất hữu ích trong các thiết bị đo lường kích thước nhỏ. Hình 1. 7. Modul chỉ thị 7 đoạn 3 ½ digit Các led 7 đoạn thường được chế tạo thành các bộ chỉ thị chuyên dụng dùng cho đồng hồ số, máy tính bỏ túi, các máy đo chỉ thị số,… Hình dạng và kích thước của của một loại chỉ thị 7 đoạn với 3 ½ digit chỉ ra trên hình 1.8.
  15. 16 BÀI 2: DỤNG CỤ ĐO CƠ ĐIỆN Mã bài: MĐ CĐT16 - 02 Giới thiệu: Cơ cấu đo là thành phần cơ bản để tạo nên các dụng cụ và thiết bị đo lường ở dạng tương tự (Analog) và hiện số (digitals). Ở dạng tương tự (Analog) là dụng cụ đo biến đổi thẳng: đại lượng cần đo như: điện áp, tần số, góc pha,… được biến đổi thành góc quay α của phần động (so với phần tĩnh), tức là biến đổi từ năng lượng điện từ thành năng lượng cơ học Các cơ cấu chỉ thị này thường dùng trong các dụng cụ đo các đại lượng: dỏng điện, điện áp, tần số, công suất, góc pha, điện trở,… của mạch điện một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp. Hiện số (Digital) là cơ cấu chỉ thị số ứng dụng các kỹ thuật điện từ và kỹ thuật máy tính để biến đổi và chỉ thị đại lượng đo. Có nhiều loại thiết bị hiện số khác nhau như: đèn sợi đốt, LED 7 đoạn, màn hình tinh thể lỏng LCD, màn hình cảm ứng,… Mục tiêu: - Phân loại được các cơ cấu chỉ thị - Khắc phục các sự cố hư hỏng của các cơ cấu - Chủ động và sáng tạo trong học tập. Nội dung chính: 1. Cơ cấu đo từ điện 1.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc Phần tĩnh: Nam châm vĩnh cữu, lõi sắt, cực từ. Giữa cực từ và lõi sắt có khe hở không khí hẹp. Phần động: Khung dây được quấn bằng dây đồng, khung dây gắn trên trục, quay trong khe hở không khí. Ngoài ra còn một số bộ phận khác như : trục, trụ, 2 lò xo cản ở hai đầu trục, kim chỉ … Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện chạy trong khung dây dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu khung dây sẽ bị lệch khỏi vị trí cân bằng ban đầu một góc là: 1  B.S.W .I  K.I D
  16. 17 Trong đó : + B là độ từ cảm của nam châm + S là diện tích của khung dây + W là số vòng dây của khung dây + I là dòng điện chạy trong khung dây + D là mô men cản riêng của lò xo phản kháng + K là hệ số không đổi. Hình 1.10: Cơ cấu chỉ thị từ điện 1.2. Đặc điểm, công dụng Cơ cấu chỉ thị từ điện có độ nhạy khá cao, thang đo đều do góc lệch α tỉ lệ với dòng điện đưa vào theo một hằng số K. Chỉ đo được dòng một chiều và phân biệt cực tính, muốn đo dòng xoay chiều thì phải kết hợp với bộ chỉnh lưu. Được ứng dụng để chế tạo Vônmet, Ampemet, Ohmmet nhiều thang đo với dải đo rộng. 1.3. Những chú ý khi sử dụng - Do cơ cấu có độ nhạy cao nên dùng để chế tạo điện kế có thể đo dòng đến 10- 12 A, đo áp đến 10-4V, đo điện lượng. - Làm chỉ thị trong mạch đo các đại lượng không điện khác. - Dùng với các bộ biến đổi khác như chỉnh lưu, cảm biến cặp nhiệt để có thể đo dòng hay áp xoay chiều. 2. Cơ cấu đo điện từ 2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc Đối với loại cuộn dây dẹt: Phần tĩnh là một cuộn dây phẳng, bên trong có khe hở không khí. Phần động là một lõi thép được gắn trên trục quay, lõi thép có thể quay tự do trong khe hở không khí. Đối với loại cuộn dây tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín, bên trong có khe hở không khí và 1 lá thép cố định nằm trong lòng cuộn dây, gọi là lá tĩnh. Phần động là một lá thép có khả năng di chuyển tương đối với lá tĩnh trong khe hở không khí, gọi là lá động và lá động được gắn với trục quay.
  17. 18 Hình 1.14a: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn Hình 1.14b: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn dây dẹp (kiểu hút) dây tròn (kiểu đẩy) Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây tĩnh, trong lòng cuộn dây sẽ có một từ trường. Đối với cuộn dây dẹt từ trường này hút lá thép vào trong lòng cuộn dây tĩnh, còn đối với cuộn dây tròn thì từ trường sẽ từ hoá các lá thép, khi đó các lá thép trở thành các nam châm có cùng cực tính nên đẩy nhau. Cả hai trường hợp trên sẽ làm cho phần động quay đi một góc α. 1 2 dL   I 2.D d (1.13) + D: mô men cản riêng của lò xo phản kháng + I : Dòng điện đưa vào cuộn dây + L: Giá trị điện cảm của cuộn dây 2.2. Đặc điểm, công dụng Góc lệch  không phụ thuộc vào chiều của I, thang đo không đều vì tỉ lệ với I 2. Cơ cấu chỉ thị điện từ không cần phân biệt cực tính cho dây đo, có thể được dùng để chế tạo dụng cụ đo dòng một chiều và dòng xoay chiều như Vônmet, Ampemet tần số công nghiệp nhưng độ chính xác thấp. 2.3. Những chú ý khi sử dụng - Thang đo không đều (có đặc tính bậc hai). Ngoài ra đặc tính thang đo lại còn phụ thuộc vào tỉ số dl/d là một đại lượg phi tuyến. (Trong thực tế để cho đặc tính thang đo đều người ta phải tính toán sao cho khi góc lệch  thay đổi thì tỉ số dl/d thay đổi theo quy luật ngược với bình phương cường độ dòng điện). Nếu dL/d biến thiên theo hàm log thì kết quả thu được sẽ là hàm phi tuyến vì vậy thang chia sẽ đều (để có điều này người ta phải tính toán đến kích thước, hình dáng của cuộn dây, cũng như vị trí tương đối lá thép của cuộn dây sao cho phù hợp.
  18. 19 - Cản dịu thường bằng không khí hoặc cảm ứng. - Cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu được quá tải lớn. - Công suất tiêu thụ tuơng đối lớn, độ chính xác không cao, nhất là khi đo ở mạch điên một chiều sẽ bị sai số do hiện tuợng từ trễ, từ dư, độ nhay thấp, bị ảnh hưởng của từ truờng ngoài do từ truờng của bản thân cơ cấu yếu khi dòng nhỏ. - Cơ cấu được ứng dụng để chế tạo Ampemét, vôn mét trong mạch xoay chiều tần số công nghiệp ở các dụng cụ để bảng cấp chính xác 1,0 và 1,5 và các dụng cụ nhiều thang đo ở phòng thí nghiệm cấp chính xác 0,5 và 1,0. 3. Cơ cấu đo điện động 3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc Cuộn dây tĩnh được chia làm 2 phần nối tiếp nhau (quấn cùng chiều) để tạo thành nam châm điện khi có dòng chạy qua.Cuộn dây động quay trong từ trường được tạo ra bởi cuộn tĩnh. Các cuộn dây có lõi làm bằng vật liệu có độ từ thẩm cao để tạo ra từ trường mạnh. Thông thường chúng sẽ được bọc kín bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường bên Hình 1.15: Cơ cấu chỉ thị điện động ngoài. Kim chỉ thị được gắn trên trục quay của phần động. Lò xo phản kháng tạo mô men cản và các chi tiết phụ trợ khác. Nguyên lý hoạt động : Khi cho dòng điện vào các cuộn dây thì từ trường của 2 cuộn dây tương tác với nhau khiến cho cuộn động di chuyển và kim bị lệch đi khỏi vị trí 0. 1 dM 12  .I1 .I 2 . D d (1.15) + I1, I2: Hai dòng điện đưa vào các cuộn dây + M12: Hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động
  19. 20 3.2. Đặc điểm, công dụng - Vì góc lệch không tỉ lệ tuyến tính với dòng cần đo nên thang đo của cơ cấu điện động là thang đo không đều. Cơ cấu điện động có thể được sử dụng để đo dòng xoay chiều và một chiều. Tuy nhiên nó có độ nhạy kém và tiêu thụ công suất khá lớn. - Cơ cấu điện động có thể được sử dụng để đo dòng xoay chiều và một chiều. Tuy nhiên nó có độ nhạy kém và tiêu thụ công suất khá lớn nên dùng trong mạch công suất nhỏ không thích hợp. 3.3. Những chú ý khi sử dụng - Cơ cấu có độ chính xác cao khi đo trong mạch xoay chiều vì không sử dụng vật liệu sắt từ tức là loại bỏ được sai số do dòng xoáy và bão hoà từ. - Cơ cấu không có lõi thép nên từ trường của cơ cấu yếu, độ ổn định thấp do phụ thuộc vào từ trường ngoài, độ nhạy thấp. - Khả năng chịu được quá tải thấp. - Cấu tạo tương đối phức tạp, giá thành cao. - Cơ cấu được ứng dụng chế tạo vôn kê, ampe kế và oát kế. 4. Cơ cấu đo cảm ứng 4.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc Phần tĩnh:Gồm các cuộn dây 2 và 3 có cấu tạo để khi có dòng điện chạy trongcuộn dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động. Phần động:Gồm đĩa nhôm gắn trên trục quay, quay quanh trụ đỡ như hình vẽ. Nguyên lý hoạt động: Dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ trường xoay chiều và dòng điện xoáy tạo ra trong đĩa nhôm làm cho đĩa nhôm quay. Mômen quay được tính theo biểu thức: Mq= C f Ф1Ф2sinψ Với: C là hằng số f là tần số của dòng điện I1, I2 Hình 1.16: Cơ cấu đo kiểu cảm ứng ψ là góc lệch pha giữa I1, I2 Ф1, Ф2 la các từ thông sinh ra khi cho các dòng điện vào các khung dây.
  20. 21 4.2. Đặc điểm, công dụng Cơ cấu này chỉ làm việc trong mạch xoay chiều. Nhược điểm là mômen quay phụ thuộc vào tần số nên cần phải ổn định tần số. Chủ yếu để chế tạo công tơ đo năng lượng. 4.3. Những chú ý khi sử dụng - Cơ cấu đo kiểu cảm ứng chỉ làm việc trong mạch xoay chiều - Mômen quay lớn và đạt giá trị cực đại nếu góc lệch pha  giữa I1, I2 bằng π/2. - Điều kiện để có mômen quay là ít nhất phải có hai từ trường. - Mômen quay phụ thuộc vào tần số dòng điện tạo ra các từ trường số nên cần phải ổn định tần số. - Độ chính xác không cao do có tổn hao lớn trên lõi thép và điện trở của đĩa phụ thuộc vào nhiệt độ. - Cơ cấu chủ yếu sử dụng để chế tạo công tơ đo năng lượng, đôi khi được dùng để đo tần số.
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học